У данашњој потрази за минијатуризацијом и интелигентним електронским производима, наизглед обична штампана плоча (ПЦБ) носи крвоток целог система. Када апликације пређу са обраде сигнала на нивоу микроампера{1}}у конверзију снаге на нивоу киловата{2}}, конвенционалне штампане плоче постају неадекватне. У овој ситуацији, дебеле бакарне штампане плоче, са својим снажним струјним-капацитетом и одличним расипањем топлоте, постале су камен темељац дизајна велике{5}}поузданости и велике{6}}, што је вероватно „чврста кичма“ ере енергетске електронике.
И. Техничко дубоко зарон: Шта је дебео бакарни ПЦБ?
Дебели бакарни ПЦБ није строга дефиниција, већ уобичајен израз у индустрији. Генерално, ПЦБ се дефинишу као дебели бакар ако дебљина спољне бакарне фолије након гравирања достигне или премаши 3 унце по квадратном метру (приближно 105 микрона). Ова вредност је знатно већа од 0,5 унце до 2 унце конвенционалних ПЦБ-а. Његове основне техничке карактеристике се огледају у следећим аспектима:
Изазови и пробоји у производњи: Производња дебелих бакарних ПЦБ-а представља екстремни изазов традиционалним процесима.
Гравирање и уједначеност узорка: Приликом гравирања слојева бакра дебљине од неколико унци, обезбеђивање вертикалних бочних зидова и избегавање прекомјерног- и нижег-гравирања су примарни изазови. Ово захтева прецизну контролу формулације раствора за јеткање и напредну опрему.
Поузданост ламинације: Дебели слојеви бакра заузимају простор за проток препрега (ПП), што може лако довести до недовољног пуњења смолом, узрокујући раслојавање или шупљине. Због тога су потребни специјални ПП листови са високим садржајем смоле, вишеструким ламинацијама или специјализованим процесима пуњења да би се обезбедила међуслојна адхезија.
Бушење и облагање: Рупе у дебелим бакарним подлогама захтевају галванизацију са довољном дебљином бакра да пренесе велику струју између слојева. Ово поставља изузетно високе захтеве за чистоћу и активацију зида рупе, као и способност дубоког облагања и уједначеност раствора за облагање како би се избегао ефекат "пасје кости" (дебео бакар на отвору рупе и танак бакар у рупи).
Основне предности: Двострука снага и расипање топлоте
Преношење велике струје: На основу основног принципа да је површина попречног пресека проводника-пропорционална његовом тренутном-носећем капацитету, дебели бакар значи нижу импедансу и смањену густину струје, омогућавајући безбедан пренос великих струја од десетина или чак стотина ампера, смањујући губитак енергије услед стварања топлоте.
Одлично управљање топлотом: Бакар је одличан топлотни проводник. Дебели слој бакра делује као уграђени-„расхладни елемент“, брзо проводећи топлоту коју генеришу уређаји за напајање (као што су МОСФЕТ-ови и ИГБТ) и равномерно је распршујући по целој површини плоче. Повезивањем са кућиштем или спољним хладњаком, температура споја компоненти језгра се значајно смањује, што значајно побољшава поузданост производа и животни век.
Омогућавање интеграције велике{0}}густине: У апликацијама као што су модули за напајање, технологија дебелог бакра омогућава да се путеви велике-струјне струје, контролна кола и структуре за расипање топлоте интегришу на исту штампану плочу, замењујући неке гломазне каблове и одвојене хладњаке, чиме се постиже минијатуризација система и смањење тежине.
ИИ. Увид у тржиште: широки изгледи вођени потражњом
Потражња за дебелим бакарним ПЦБ-има брзо расте упоредо са глобалном енергетском транзицијом и погоном за електрификацију, а изгледи на тржишту су широки и вођени различитим покретачима.
Основна тржишта вожње:
Нова енергија и складиштење енергије: Ово је тренутно највећи покретач раста дебелих бакарних ПЦБ-а. Фотонапонски инвертори, претварачи ветротурбина и системи за управљање батеријама (БМС) и системи за конверзију енергије (ПЦС) у системима за складиштење енергије (БЕСС) захтевају руковање изузетно великом густином снаге, што чини дебеле бакарне ПЦБ-е суштинском компонентом језгра.
Аутомобилска електроника: Све већа популарност електричних возила директно је подстакла потражњу за дебелим бакарним ПЦБ-има. Кључне компоненте као што су претварачи главног погона, уграђени пуњачи (ОБЦ) и ДЦ-ДЦ претварачи (ДЦ-ДЦс) раде на струјним нивоима који су далеко већи од оних у конвенционалним возилима, што захтева употребу технологије дебелог бакра како би се обезбедио безбедан и ефикасан рад.
Индустријски системи управљања и напајања: Инвертори велике-снаге, серво погони, извори непрекидног напајања (УПС) и опрема за пренос и дистрибуцију паметне мреже дуго су се ослањали на дебеле бакарне ПЦБ-е да би постигли стабилну и издржљиву излазну снагу.
Трендови технолошког развоја:
Ултра-Дебели и ултра-Дебели бакар: Тржишна тежња за већом снагом подстиче технолошки напредак на све-више нивое. „Изузетно дебеле бакарне“ и „ултра{4}}дебеле бакарне“ плоче, чија дебљина бакра достиже 10 унци или чак преко 20 унци, почињу да се користе у специјалним индустријама и железничком транзиту.
Технологија уградње дебелог бакра и блокова у унутрашњем слоју: Да би се испунили сложенији захтеви за управљање топлотом и тренутни захтеви за дистрибуцију, технологија постављања дебелих слојева бакра на унутрашње слојеве ПЦБ-а или уградње бакарних блокова на одређене локације постепено сазрева, пружајући већу флексибилност у тродимензионалном термалном дизајну-.
Иновација материјала: Да би се изборили са високим топлотним напрезањима узрокованим дебелим бакром, истовремено напредује истраживање и примена материјала супстрата са вишим температурама стакластог прелаза (Тг), нижим коефицијентима термичког ширења (ЦТЕ) и побољшаном отпорношћу на топлоту (као што су керамички{0}}пуњени ПТФЕ и епоксидне смоле-високих перформанси).
ИИИ. Изазови и изгледи
Упркос обећавајућим изгледима, индустрија дебелог бакра ПЦБ се такође суочава са изазовима као што су високи трошкови производње, високе баријере у процесу и тешка контрола приноса. Ово захтева од произвођача да се континуирано ангажују у технолошком истраживању и развоју и оптимизацији процеса, што такође значи да ова област има високе баријере за улазак, дајући водећим компанијама значајну конкурентску предност.
Гледајући унапред, са појавом извора напајања 5Г базних станица, извора напајања за сервере за дата центар, уређаја за брзо пуњење и многих других нових апликација велике{1}}снаге, стратешки значај дебелих бакарних ПЦБ-а, као „аутопута“ за проток енергије, постаће све истакнутији. Они више нису само медиј за повезивање; они су кључни фактор у одређивању густине снаге, ефикасности и поузданости читавих електронских система. Овладавање технологијом ПЦБ-а од дебелог бакра значи обезбеђивање повољне позиције на растућем тржишту енергетске електронике.